Công nghệ tiên tiến cho phép phát hiện rò rỉ khí
Các nhà nghiên cứu đã phát triển một cách để tạo ra một hình ảnh 3D của khí bị rò rỉ, qua đó có thể đem đến thông tin chi tiết về những rò rỉ khí như địa điểm, thông lượng và nồng độ. Cách tiếp cận bằng cách dò tự động như vậy có thể hữu dụng trong việc đem lại cảnh báo sớm, đánh giá nguy cơ rủi ro hoặc xác định cách tốt nhất để xử lý rò rỉ.
“Với sự phát triển nhanh chóng của xã hội, có rất nhiều cơ sở quanh thế giới có khả năng dễ bị bén lửa, tỏa khí độc hại và nổ hóa chất trong quá trình cất giữ”, trưởng nhóm nghiên cứu tại Viện Quang học và cơ khí chính xác An Huy, Viện hàn lâm Khoa học Trung Quốc, cho biết. “Nếu có một vụ rò rỉ khí tại một trong những cơ sở đó, điều quan trọng là nhanh chóng hiểu được thành phần, nồng độ, vị trí và phân bố của nó”.
Các nhà nghiên cứu đã miêu tả phương pháp mới của mình trong tạp chí Optics Express 1. Việc kết hợp thông tin từ hai hệ hình ảnh quang phổ hồng ngoại biến đổi Fourier từ xa (FTIR) với thông tin vị trí chính xác từ GPS và các cảm biến con quay hồi chuyển để tạo ra một hình ảnh 3D của đám mây khí xếp chồng lên bản đồ số Google Earth.
“Trước đây, khi có những vụ rò rỉ khí xuất hiện, người ta vẫn chưa thể xác định được vị trí cụ thể và hướng đi của khí”, Yunyou Hu, tác giả thứ nhất của công bố, cho biết. “Phương pháp của chúng tôi là nhằm có được một tái cấu trúc hình ảnh 3 D của một đám mây, qua đó có thể hữu dụng trong việc tìm ra kinh độ và vĩ độ của một vụ rò rỉ khí. Thông tin này rất quan trọng để xác định ai có thể bị phơi nhiễm và nhanh chóng ngắt vụ rò rỉ để hạn chế tới mức thấp nhất khí bay vào bầu khí quyển”.
Thêm chiều thứ ba
Quang phổ kế FTIR vẫn được sử dụng rộng rãi trong việc dò khí ô nhiễm từ xa bởi độ nhạy cao, độ phân giải cao của nó và năng lực cho phép biểu diễn các phép đo theo thời gian thực với một phạm vi dò khoảng 5 km. Tuy nhiên một hệ hình ảnh viễn thám FTIR đơn lẻ chỉ cung cấp được thông tin 2D về một vụ rò rỉ khí.
Để có được một bức tranh 3D, các nhà nghiên cứu đã sử dụng hai hệ để đạt được phép đo đạc 2 D của một đám mây khí từ các chiều khác nhau. Thông tin này sau đó được ghi nhận thông tin địa điểm về mặt không gian có được từ GPS và các cảm biến con quay hồi chuyển. Đặt dữ liệu này vào một thuật toán xử lý hình ảnh chụp cắt lớp vi tính mang tên kỹ thuật tái cấu trúc đại số đồng thời (SART) để tạo ra một tái cấu trúc 3D của đám mây khí.
“Mỗi điểm ảnh ba chiều trong đám mây khí được tái cấu trúc 3D chứa thông tin 3D về kinh độ, vĩ độ, nồng độ và độ cao liên quan của khí với mặt đất”, Hu nói. “Vị trí chính xác của không gian được giám sát bằng GPS và cảm biến con quay hồi chuyển là chính yếu cho việc tái cấu trúc đại lượng hình ảnh 3 D đám mây khí trở thành hiện thực”.
“Bắt” một vụ rò rỉ khí
Các nhà nghiên cứu đã thử nghiệm phương pháp của mình trong một thực nghiệm ở hiện trường, trong đó họ sử dụng hai hệ hình ảnh viễn thám FTIR quét để trình diễn việc giám sát từ xa một lượng khí sulfur hexafluoride và methane nhỏ phát ra trong vòng hai phút vào một không gian khoảng 315 mét khối. Họ đã có thể thành công trong việc tạo ra những tái cấu trúc 3D của các đám mây khí với kinh độ, vĩ độ, cao độ và nồng độ phân bố của cả hai loại khí.
“Để áp dụng kỹ thuật của chúng tôi vào một kịch bản ở thế giới thật, có thể cần lắp đặt hai hoặc nhiều hơn các hệ hình ảnh quét FTIR xung quanh khu vực giám sát để hình thành một mạng lưới quét cắt ngang”, Hu nói “Phương pháp của chúng tôi có thể hữu dụng trong việc tạo ra tái cấu trúc hình ảnh 3D đám mây khí bị rò rỉ và có thể hữu dụng trong việc tìm nguồn phát và cung cấp thông tin cảnh báo sớm”.
Các nhà nghiên cứu hiện tại đang tập trung tối ưu phương pháp tái cấu trúc hình ảnh và lên kế hoạch thử nghiệm hệ của mình trong những môi trường công nghiệp thực tế.
Thanh Phương tổng hợp
Nguồn: https://phys.org/news/2022-06-advanced-technology-automated-3d-tracking.html
————————————
1. https://opg.optica.org/oe/fulltext.cfm?uri=oe-30-14-25581&id=477489
